安徽
“無繩化、小型化”已成現如今機器人系統進化的主旋律，但一道物理“魔咒”始終橫亙在前——尺度效應（Scaling effect）！當機器人尺寸被縮小，其物理輸出竟會指數級暴跌。
這意味什么？指甲蓋大小的微型機器人，捏碎蛋殼都成奢望。
更殘酷的是，現有的無線微型機器人連走路都挑環境！它們只能在氣/液介質中如魚得水，一旦遭遇真實世界的復雜環境卻原形畢露：高阻、高摩擦的多相介質，讓微型機器人寸步難行！
近日《Science Advances》發布的重磅研究成果給出了解決方案，小小身材的機器人也能“重拳出擊”。
這個名為【RoboIMP】的沖擊驅動磁控微型機器人由香港城市大學張甲晨和香港中文大學張立團隊合作研發。它僅指頭大小，卻能持續爆發超過3牛頓沖擊力，一舉打破磁驅機器人的理論力量極限！
更神奇的是，它通過“振蕩流化”策略將環境阻力直降13倍，首次實現微型機器人在固液混合物（如食糜）和顆粒介質（如沙土）中的自由穿行！
01.
泥潭困局？機器人的一記“磁力重拳”！
傳統微型機器人在高阻力介質中舉步維艱，這一困境揭示了擺在微型機器人系統面前的兩座大山：
1.缺乏可持續性的強力輸出：傳統磁驅機器人力量隨尺寸立方級衰減（L3），現有技術靠化學爆炸或相變材料短暫爆發，但均無法重復。
2.缺乏減小環境阻力的運動策略：僅有蠻力是不夠的，機器人陷入沙土時，全身被死死“鎖住”怎么辦？
“小惡魔”RoboIMP有自己的破局之道：
1.往復沖擊結構：內置兩顆球形磁鐵（PM1、PM2）上演“磁力拔河”。主動磁鐵PM1在旋轉磁場PM0的驅動下反復撞擊外殼，將磁勢能轉化為瞬時沖擊動量。強力輸出搭配可調整撞擊頻率！
2.延時器黑科技：獨創彈簧-磁鐵緩沖模塊，精準控制撞擊時機，讓沖擊力暴增50%，峰值突破3.26牛頓。
3.計算機輔助遠程操作：全程無線操控，純靠外部磁場供能，控制源至機器人的驅動距離達60毫米，抵近生物腹腔距離。
在單位體積下，RoboIMP的力量超傳統無線機器人百倍，直接沖破磁驅機器人的理論極限！令人驚嘆的是，如此強力輸出還是持續、可逆的。
02.
阻力太大？先給周圍介質“松土”！
別以為僅僅只有“大力出奇跡”，RoboIMP的另一個核心殺招是“四兩撥千斤”的“流化介質”運動策略。
在真實的應用場景中，機器人面對的是更加復雜的介質環境，例如機械腔道中的污垢和堵塞，工業管道中的顆粒堆積層，消化道中的食糜與消化殘渣等。這些環境由多種形態的物質構成，形成高阻、高摩擦的多相介質，讓現有的無線微型機器人寸步難行！
RoboIMP另辟蹊徑，當機器人在介質中行進時，通過往復振蕩與軸向旋轉的復合運動。持續擾動周邊顆粒物質，使原本致密固結的沙土瞬間轉變為動態液化態。實驗證實該技術可令環境阻力驟降13倍，成功將堅硬顆粒介質轉化為類液體“可游動”環境。
這一機制深度借鑒了沙魚蜥在流沙中的穿行智慧，標志著無線微型機器人首次掌握介質流化能力，為穿越固液混合介質等工業與醫療場景帶來突破性進展。
03.
“小惡魔”擅長上天遁地
在玉米糊、玻璃珠、沙粒乃至大豆粉等多種高阻介質實驗中，RoboIMP均展現出卓越的導航穩定性。
面對玉米糊這類固液混合物，機器人通過沖擊-振蕩耦合作用在粘稠介質中撕開通道，實現持續突破；
而在玻璃珠/沙粒/大豆粉等顆粒環境中，其旋轉-振蕩復合運動巧妙松動周邊顆粒，構筑出動態低阻腔體——原本致密包裹的介質瞬間趨近高密度摩擦流體，前進阻力呈數量級下降。
這種跨介質自適應能力，標志著機器人真正掌握了在極端異質環境中的自主破障智慧。
即使在垂直向上和90°彎頭結構中，機器人依然保持穩定導航。對比數據令人驚訝，與其他有線的機器人相比，無纜的RoboIMP在顆粒介質中表現出更為突出的運動效率，其挖掘效率與自然界的穴居動物（如剃刀蛤）旗鼓相當。
04.
實戰驗證：從清管道到闖腸道
在復雜管道系統實驗中，RoboIMP穿越玻璃珠顆粒層、玉米糊固液混合物以及血液環境，并成功完成轉彎、垂直攀爬、障礙突破與貨物運輸任務。
在生物醫學驗證中，研究團隊將內窺成像模塊集成于RoboIMP，于離體豬小腸模型內展開測試。實驗證明，小惡魔機器人可以搭載內鏡模塊深入腸道模型，在人工食糜中靈活導航。
面對食糜附著的復雜腸壁環境，機器人通過高頻原地振蕩有效剝離局部覆蓋物，成功獲取無遮擋高清組織影像。
這種原位清潔成像能力，為未來實現精準診療以及靈活消化道內鏡開辟了新路徑——在腸道清潔（流質瀉藥等）不充分的情況下進行有效的腸鏡檢查。
05.
未來：微型機器人的力量革命
RoboIMP的誕生，徹底打破了微型機器人只能待在“舒適圈”的困境。當洪荒之力從機器人微小身軀中迸發時，我們見證的不僅是技術勝利——更是人類對物理法則的重大突破。
這項突破首次證明：無線微型機器人完全可以在復雜多相介質中實現持續、高效、可控運動。
未來應用版圖正加速展開——從工業管道智能巡檢、地質沉積物勘測，到體內精準診療系統，隨著無線成像與通信模塊的深度集成，這些微型智能體將在人類難以抵達的極端環境中，實現真正意義上的自主作業。
論文鏈接：www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aea7188
特別聲明：以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布，本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
